Что такое амортизатор и как работает

Амортизатор — ключевой элемент подвески автомобиля, предназначенный для компенсации нагрузок на ходовую часть при езде по неровным дорогам. Рассмотрим, что собой представляет амортизатор, как он работает, какие бывают виды и как производить замену.

Содержание [Скрыть]

Что такое амортизатор

Современный амортизатор это сложный механизм, который гасит колебания, поглощает толчки и обеспечивает постоянный контакт колес с дорожным покрытием при движении авто. Он устанавливается рядом с колесом. При помощи рычажной системы механические нагрузки (толчки и колебания) передаются от вращающегося колеса на механизм.

Данная деталь оснащается пружиной, которая обеспечивает быстрый возврат штока после сжатия при наезде на кочку. Если этот процесс не будет происходить быстро, то на бездорожье автомобиль станет неуправляемым.

Конструкция амортизатора

Большинство амортизаторов состоят из таких узлов:

• Стальная полая трубка (цилиндр). С одной стороны она заглушена. К этой части приварена проушина, которая позволяет закрепить стойку на ступице колеса. Резервуар заполнен жидкостью (смесью газа и жидкости или же только газом), обеспечивающей компенсацию нагрузки при сжатии поршня. На открытой стороне установлен сальник штока, предотвращающий вытекание жидкости из полости.
• Шток амортизатора. Это стальной прут, сечение которого зависит от модели механизма. Он помещается в резервуар. С одной стороны шток крепится к опорному подшипнику, а с другой к нему прикреплен поршень, помещенный внутрь цилиндра.
• Поршень. Этот элемент перемещается внутри цилиндра, создавая давление на жидкость или газ внутри трубки.
• Перепускной клапан. Устанавливается на поршне, и имеет несколько отверстий с подпружиненными клапанами. При движении поршня срабатывает одна группа клапанов, обеспечивающая перетекание из полости под поршнем в часть над ним. Плавность хода обеспечивается сопротивлением из-за небольших отверстий (жидкость не успевает быстро перемещаться между полостями). Подобный процесс происходит при ходе отдачи (когда поршень поднимается), только в этом случае срабатывают клапаны другой группы.

Устройство современных демпферных механизмов постоянно совершенствуется, что повышает их эффективность и надежность. Конструкция амортизаторов может существенно отличаться в зависимости от модификации механизма. Однако принцип работы остается неизменным. При толчке шток перемещает поршень внутри цилиндра, в котором сжимается жидкость или газ.

Иногда амортизаторы путают с газовыми пружинами, которые устанавливаются на ляду багажника или на капот. Хотя они внешне похожи, каждый из них выполняет свою функцию. Демпферы гасят толчки, а газовые пружины обеспечивают плавное открывание и удержание в таком положении тяжелых крышек.

Зачем нужны амортизаторы

Создавая транспортные средства, первые разработчики столкнулись с серьезной проблемой. Во время езды по дороге водитель испытывал жуткий дискомфорт от постоянной тряски. Помимо этого из-за нагрузок детали ходовой части быстро выходили из строя.

Для устранения проблемы на колеса стали надевать распущенные вдоль резиновые шланги. Затем появились рессоры, которые гасили неровности, но транспорту при этом не хватало устойчивости. на кочках машина сильно раскачивалась.

Первые амортизаторы появились в 1903 году, и были выполнены в виде пружин, закрепленных к рычагам возле каждого колеса. В основном их устанавливали на спортивные автомобили, так как гужевой транспорт не нуждался в такой системе из-за небольших скоростей. С годами эта разработка совершенствовалась, и на смену фрикционным амортизаторам пришли гидравлические аналоги.

При езде по неровностям колеса машины должны быть в постоянном контакте с покрытием. От качества амортизатора будет зависеть и управляемость транспортного средства.

В момент разгона машины кузов наклоняется назад. Из-за этого передняя часть авто разгружается, что снижает сцепление передних колес с дорогой. Во время торможения происходит обратный процесс — корпус наклоняется вперед, и теперь контакт задних колес с землей нарушается. При повороте нагрузка перемещается на противоположную сторону автомобиля.

Задача амортизаторов — не только гасить толчки, обеспечивая максимальный комфорт для водителя, но и поддерживать кузов авто в стабильном горизонтальном положении, предотвращая его раскачивание (как это было в автомобилях с пружинной подвеской) что повышает управляемость ТС.

Виды и типы автомобильных амортизаторов

Все амортизаторы делятся на три вида:

• Гидравлические. В резервуаре находится масло, которое под действием поршня перетекает из одной плоскости резервуара в другую.
• Газогидравлические (или газомасляные). В их конструкции компенсационная камера заполнена газом, что уменьшает вероятность пробоя дна из-за чрезмерной нагрузки.
• Газовые. В такой модификации в качестве демпфера используется газ, находящийся в рабочем цилиндре под давлением.

Помимо этого демпферные механизмы делятся на:

• однотрубные;
• двухтрубные;
• регулируемые.

Каждая модификация имеет свою конструкцию и принцип срабатывания.

Однотрубные (монотрубные) амортизаторы

Однотрубные модификации это новое поколение демпфирующих механизмов. Они имеют простую конструкцию, и состоят из:

• колба, заполненная частично маслом и газом (среди однотрубных моделей встречаются полностью газовые);
• шток, который перемещает основной поршень внутри цилиндра;
• поршень, закрепленный на штоке, оснащен перепускными клапанами, через которые масло перетекает из одной полости в другую;
• разделительный поршень, отделяющий масляную камеру от газовой (в случае газонаполненных моделей данный элемент отсутствует).

Работают такие модификации по следующему принципу. Во время сжимания масла в резервуаре открываются клапана поршня. Давление в нижней части цилиндра уменьшается за счет перетекания жидкости через небольшие отверстия в поршне. Шток постепенно опускается, компенсируя толчки во время движения автомобиля.

Газовая полость заполнена азотом. Благодаря большому давлению (свыше 20 атм.) поршень не доходит до дна цилиндра, что уменьшает вероятность пробивания амортизатора на больших ухабах.

Двухтрубные виды амортизаторов

На сегодняшний день это самая распространенная категория амортизаторов. Они состоят из таких элементов:

• Корпус, внутрь которого помещается еще одна колба. В пространстве между стенками сосудов находится газовая и компенсационная полости.
• Колба (или рабочий цилиндр) полностью заполнена амортизирующей жидкостью. На дне сделаны впускные и выпускные клапаны.
• Шток, толкающий поршень, такой же, как и в устройстве однотрубного варианта.
• Поршень, оснащенный пропускными клапанами. Одни открываются, когда поршень перемещается вниз, а другие — когда возвращается вверх.

Такие механизмы работают по следующему принципу. Шток давит на поршень, из-за чего масло перетекает в верхнюю часть рабочего цилиндра. Если давление резко увеличивается (машина наехала на кочку — происходит сильный толчок), то срабатывают донные клапаны рабочей колбы.

Просочившееся масло в компенсационную полость (пространство между стенками рабочего цилиндра и корпуса), сжимает воздух, находящийся в верхней части камеры. Стабилизация усилий на отбой происходит благодаря работе поршневых и донных клапанов, через которые масло перемещается обратно в рабочую камеру.

Комбинированные (газомасляные) амортизаторы

Эта разновидность амортизаторов пришла на замену предыдущему типу. Конструкция механизмов идентична гидравлическим модификациям. Их единственное отличие в том, что в комбинированных демпферных стойках газ находится под давлением 4-20 атмосфер, а в гидравлических — под обычным атмосферным.

Это называется газовым подпором. Такая модернизация позволяет автопроизводителям улучшить управляемость машин. Газовый подпор выполняет функцию дополнительного компенсатора, увеличивающего эффективность стойки. Для передних и задних демпферных стоек может требоваться разное давление газа в компенсационной полости.

Регулируемые амортизаторы

Данный тип амортизаторов устанавливается на дорогие автомобили, оснащенные функцией выбора дорожного покрытия. Такие механизмы идентичны двухтрубным модификациям, только в них присутствует дополнительный резервуар. Он может находиться рядом со стойкой, либо выполнен в форме еще одной трубки, помещенной внутри корпуса (образует дополнительную отбойную полость).

Такие амортизаторы работают в паре с насосной станцией, которая меняет давление в газовой полости, придавая подвеске желаемых характеристик. За изменением параметров следит электроника. Регулировка производится из салона машины при помощи соответствующих ручек управления. Вот самые распространенные типы настроек:

• Стандарт. Амортизатор работает в штатном режиме. Подвеска при такой настройке мягкая, что придает поездке повышенного комфорта. В этом случае ход амортизаторов значительно больше, чем при других настройках. Ямки на дороге в салоне практически не чувствуются.
• Комфорт. Давление газа в компенсационной камере немного увеличивается, обеспечивая повышение жесткости отбоя. Большинство водителей используют именно эту функцию. Она считается «золотой серединой» между комфортом поездки и управляемостью машины.

• Шоссе. Ход штока в этом режиме становится еще короче. Его включают для езды по ровным дорогам. На этой настройке проявляются недостатки в четкости рулевого управления (если они имеются). Машина мягче себя будет вести при значительной загрузке.
• Спорт. Если на этом режиме ездить по обычным дорогам, то водителю скоро может потребоваться мануальный терапевт. Кузов машины в точности передает каждый бугорок дороги, будто в автомобиле вообще отсутствует подвеска. Однако наличие этого режима позволяет проверить, насколько качественным сделано авто. Ощущается отзывчивость рулевого управления. Благодаря минимальному раскачиванию кузова обеспечивается максимальное сцепление с дорогой.

Такими амортизаторами оснащают дорогие модели автомобилей. Их также используют для профессионального тюнинга. С помощью такой подвески можно не только менять жесткость отбоя, но и изменять клиренс машины.

Более примитивные регулируемые амортизаторы выглядят, как обычный двухтрубный комбинированный вариант. На корпусе стойки нарезана резьба, на которой накручен упор для пружины. Такая модификация называется койловер. Регулировка производится вручную при помощи гаечного ключа (проворачивая опорную гайку, перемещая ее либо вверх, либо вниз).

Какие амортизаторы лучше

У каждого типа амортизаторов есть свои преимущества и недостатки. Идеальный вариант — подбирать стойки и пружины в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя машины. «Мягкие» модели обеспечат повышенный комфорт во время поездки, но при этом понизят сцепление колес с дорогой. С «жесткими» наблюдается обратный эффект — стабильность машины улучшается за счет понижения комфорта для водителя и пассажиров.

1. Однотрубные. Достоинством таких демпферных стоек является:

• Высокая точность контроля машины. Они не позволяют раскачиваться автомобилю и уменьшают крен на поворотах.
• Их можно устанавливать «вверх ногами». Газовый подпор и масло не перемешиваются благодаря плавающему поршню.
• Охлаждение рабочего цилиндра происходит эффективней, потому что воздух обдувает непосредственно его стенки. За счет отсутствия корпуса размер поршня и резервуара увеличены, благодаря чему диапазон работы амортизатора расширен по сравнению с двухтрубными аналогами.

Среди недостатков можно выделить следующее:

• Уязвимость от повреждений. Так как они не оснащены оболочкой, даже незначительная деформация колбы приводит к выходу из строя всего механизма — поршень уже не может свободно перемещаться внутри резервуара. Единственное решение такой проблемы — замена стойки.
• Высокая чувствительность к изменению температуры окружающей среды. Чем теплее на улице, тем выше газовый подпор, что увеличивает жесткость подвески.

2. Двухтрубные. Достоинствами такой модификации является:

• Простая конструкция, благодаря чему стоят дешевле предыдущих аналогов.
• Рабочий цилиндр защищен от внешних повреждений. Буфером служит корпус стойки.
• Относятся к категории «мягких» амортизаторов.

К недостаткам относятся такие факторы:

• Высокая аэрация масла. Воздух в газовой полости находится под атмосферным давлением, поэтому жидкости легче с ним перемешаться. Проблема не устраняется даже при замене обычного воздуха на азот.
• Плохое охлаждение. Рабочий цилиндр, по сути, имеет двойную оболочку, из-за чего при трении поршня масло нагревается, увеличивается его текучесть, и амортизатор становится еще мягче.

3. Комбинированные. Так как газомасляные амортизаторы являются улучшенной версией обычных двухтрубных, достоинства и недостатки у них такие же. Основное их отличие — отсутствие аэрации за счет высокого давления в газовом подпоре.

4. Регулируемые. Данная категория демпферов является следующей ступенью эволюции адаптивной подвески машины. Их достоинства:

• Подстройка работы демпфера под соответствующее дорожное покрытие. Это позволит выбрать оптимальное положение между устойчивостью автомобиля и комфортом поездки.
• Бюджетные койловеры легко подстраивать — достаточно провернуть подпорную гайку, чтобы сжать или послабить пружину. Более дорогие автоматические модели обеспечивают точную настройку жесткости подвески. В этом случае достаточно переместить регулятор в соответствующее положение. Некоторые модели позволяют отдельно регулировать передние и задние стойки.

Если с завода автомобиль не был оснащен адаптивной подвеской, ее установка может повредить место крепления стойки. Изменение заводских характеристик машины может улучшить производительность авто, но в то же время заметно снизить рабочий ресурс разных деталей подвески и ходовой части.

При выборе между масляным и газонаполненным видом амортизаторов следует обратить внимание на:

• стоимость — газовые дороже масляных;
• комфорт и долговечность — газовый вариант жестче масляного, поэтому не подходит для поездок по проселочным дорогам, однако они служат дольше жидкостных;
• управляемость машины — газонаполненный вариант идеален для спортивной езды, так как обеспечивает устойчивость авто на поворотах и небольших подъемах, а также сокращает тормозной путь. Маслонаполненные модели предназначены для размеренной езды, так как на большой скорости из-за раскачки и крена ухудшается сцепление с дорогой.

Как проверить стойки амортизаторов

Чтобы определить неисправность стоек, необходимо выполнить несложную процедуру. На скорости в пределах 20-30 км/ч. резко нажать на тормоз. Если амортизаторы отработали свой ресурс, то машина «клюнет» вперед, или ощутимо подскочит задняя часть.

Проверить подвеску также можно на ухабистой и извилистой дороге. Если машина стала сильнее обычного раскачиваться, то срок службы стоек истек, и их необходимо заменить.

Еще один способ проверки амортизаторов — на вибростенде. Такая процедура поможет определить, в каком состоянии находятся механизмы, и как срочно их нужно поменять.

Необходимость в замене появляется в результате естественного износа деталей, а также из-за чрезмерных нагрузок на демпферный механизм (частые перегрузки и быстрая езда по ухабам).

Как заменить амортизаторы

Замена амортизаторов производится в следующей последовательности.

• Поднять машину на подъемнике. Если она поднимается при помощи домкратов, то, меняя передние амортизаторы, машину нужно поставить на ручник, а при установке задних — включить передачу (в заднеприводных машинах передние колеса нужно заблокировать другим способом, например, использовать противооткатные башмаки).
• Открутить крепление на поворотном кулаке.
• В случае замены передних стоек снимается рулевой наконечник.
• Открутить крепление штока на опорном подшипнике.

Установка стойки производится в обратной последовательности.

Рекомендации от профессионалов:

• Перед установкой новой стойки (касается двухтрубной модификации) амортизатор нужно прокачать, чтобы воздух ушел из рабочего цилиндра. Если этого не сделать, то во время езды будут появляться «провалы» поршня. Прокачка выполняется следующим образом: амортизатор, перевернутый штоком вниз, плавно сжимают, фиксируют на 2-3 сек., в этом состоянии его переворачивают и спустя 3-5 сек. плавно отпускают. Затем стойку переворачивают штоком вниз, выжидают пару секунд, и повторяют процедуру три-четыре раза. После прокачки амортизатор должен храниться в вертикальном положении, как он будет установлен на авто.
• Для затяжки крепления штока нельзя использовать пневматический гайковерт. Из-за этого шток может провернуться и испортить сальник. Если этого не произойдет, чрезмерная затяжка создаст в стержне амортизатора натяжение, из-за которого на большой кочке он может сломаться.
• Категорически запрещается фиксировать шток пассатижами и другими зажимными инструментами. Это повредит зеркало стержня. Для его фиксации следует использовать специальный ключ.
• Прежде чем выполнить окончательную затяжку гайки штока, автомобиль нужно опустить с подъемника или домкрата. Так стержень будет закручен ровно и во время езды не сломается или не разобьет сайлентблок.

По поводу комплексной замены амортизаторов автомобилисты расходятся во мнении. Одни считают, что менять стойки нужно сразу все, а другие уверены, что достаточно замены испортившейся детали.

Хотя каждый автомобилист сам решает, как ему ремонтировать свой автомобиль, специалисты настаивают на парной замене — даже если вышел из строя один, то менять оба на стороне (либо спереди, либо сзади). Из-за усталостного износа старые детали в связке с новыми могут значительно снижать эффективность всего узла. В любом случае следует помнить: одна неисправная деталь может отрицательно сказаться на других важных узлах подвески или ходовой части.

Когда надо менять

Вот в каких случаях однозначно необходимо менять стойки:

• в результате визуального осмотра на корпусе выявлены следы вытекания жидкости;
• деформация корпуса стойки;
• увеличилась жесткость подвески — на ямках происходят ощутимые удары в кузов;
• машина заметно просела (чаще выходит из строя один амортизатор, поэтому авто просядет на соответствующей стороне).

При появлении стука в подвеске необходимо сразу же обратиться на СТО. Такие изменения в автомобиле нельзя игнорировать, потому что от них зависит безопасность не только хозяина поврежденного автомобиля, но и других участников движения.

Все об амортизаторах

Однако все так просто только на первый взгляд. Во-первых, рассмотренный нами простейший вариант на практике неработоспособен. Дело в том, что при сжатии внутренний объем цилиндра уменьшается за счет входящего в него штока. А поскольку масло не поддается сжатию, то его излишки необходимо куда-то девать. Для них вокруг рабочего цилиндра делают еще один, который образует компенсационную полость, заполненную маслом только наполовину. Такие амортизаторы называются двухтрубными, и ими комплектуется большинство «гражданских» автомобилей.

Двухтрубный амортизатор работает следующим (рис. 1) образом. При сжатии часть масла прокачивается через клапаны поршня в надпоршневую область. Другая часть, соответствующая объему входящего в амортизатор штока, вытесняется из рабочей в компенсационную полость через клапан, расположенный на дне цилиндра. Обычно именно он оказывает основное сопротивление сжатию. При растяжении (инженеры говорят — отбое) масло, наоборот, вытесняется из надпоршневой области через клапан с высоким сопротивлением в поршне, а дополнительный объем жидкости подсасывается из компенсационной полости через донный клапан с пренебрежимо малым сопротивлением.

Второй способ компенсации изменения объема рабочей полости амортизатора — организация компенсационной камеры, заполненной газом под давлением. По такому принципу устроен однотрубный газонаполненный амортизатор высокого давления (рис. 2). Вопреки бытовому названию «газовый», рабочим телом в таком амортизаторе является все тоже масло, а вовсе не газ. Последний закачан под большим давлением (до 30 бар) в камеру, отделенную от рабочей области разделительным поршнем. За счет сжатия газа осуществляется компенсация объема, вытесняемого штоком амортизатора. При этом и при сжатии, и при отбое амортизатора работают клапаны, размещенные в основном поршне.

Свои достоинства и недостатки есть у обеих конструкций. Главная беда двухтрубных амортизаторов — вспенивание масла, которое происходит при высокой интенсивности работы. Кроме того, «двухтрубник» не может быть установлен под углом более 45 градусов к вертикали, иначе воздух из компенсационной камеры может попасть в основную. Наконец, при том же диаметре амортизатора эффективная площадь поршня у него меньше, чем у однотрубного, и это ухудшает характеристики демпфирования при малых ходах штока. Газонаполненный амортизатор лишен этих недостатков, его можно устанавливать хоть горизонтально, хоть «вверх ногами» (так, кстати, часто и делают, чтобы уменьшить неподрессоренные массы автомобиля). Давление газового подпора позволяет избежать вспенивания масла, а значит и резкого ухудшения характеристик амортизатора. Наконец, в однотрубном амортизаторе масло лучше охлаждается, что способствует сохранению стабильных характеристик демпфирования вне зависимости от погодных условий и нагрузки.

Однако есть недостатки и у «однотрубника». Во-первых, при равном рабочем ходе длина газонаполненного амортизатора больше, чем двухтрубного. Во-вторых, при больших ходах и толстом штоке (например, в случае со стойками McPherson, где он служит направляющим элементом) газовый подпор, который и в статике заметно приподнимает автомобиль, начинает играть роль дополнительной пружины, причем с нелинейными характеристиками, что может негативно сказываться на характере управляемости автомобиля. Поэтому однотрубные стойки McPherson часто делают перевернутыми (рис. 3). В них роль направляющего элемента выполняет корпус амортизатора. Наконец, главным препятствием для массового применения однотрубных амортизаторов является их более высокая цена. Хотя в конструкции меньше деталей, но точность их изготовления выше на порядок. Главная проблема — уплотнение штока, которое должно сдерживать масло, находящееся под высоким давлением (у «двухтрубников» даже при ходе отбоя сальник штока не испытывает давления масла). Для этого необходимо изготовить шток, шероховатость поверхности которого должна быть не более 0,1 микрона!

В гонках газонаполненные амортизаторы уже давно и полностью вытеснили двухтрубные. Ведь на качестве в автоспорте экономить не принято, а вот нагрузки на амортизаторы, особенно в ралли и внедорожных гонках, могут быть поистине гигантскими. Всего один пример: если температура масла даже в спортивном двигателе редко превышает 150 градусов, то температура рабочей жидкости в гоночном амортизаторе часто оказывается на добрых сто градусов выше! Спортивный амортизатор может быть сложной конструкции, дорогим и металлоемким в производстве. Главное, чтобы он был прочным, легким, обеспечивал, несмотря на нагрев, высокую стабильность характеристик и имел широкие диапазоны регулировок. Единственное послабление, которое дается гоночному амортизатору по сравнению с «гражданским», — отсутствие универсальности. Сколь бы широкими не были диапазоны регулировок, никто не требует, чтобы одни и те же амортизаторы хорошо работали и на гравийном «допе», и на ровном асфальте.

Для наилучшего соответствия этим жестким требованиям, на многих гоночных амортизаторах применяют выносные резервуары (рис. 4). Такая конструкция — дальнейшее развитие обычного газонаполненного амортизатора. Выносная камера, в которой размещается разделительный поршень, позволяет существенно увеличить объем масла и газа, что положительно сказывается на охлаждении амортизатора и стабильности его характеристик. Кроме того, в магистрали, соединяющей рабочую полость с выносной камерой, располагается система клапанов, выполняющая ту же роль, что и клапаны в цилиндре двухтрубного амортизатора. Это позволяет проще, чем на обычном газонаполненном амортизаторе, сделать не зависящими друг от друга регулировки усилий отбоя и сжатия.

Впрочем, для настройки куда важнее не конструкция самого амортизатора, а устройство и параметры клапанов. Даже геометрические размеры амортизатора определяют, по большому счету, только общую нагрузку, которую он может выдержать, и его рабочий ход. Недаром, вся гамма амортизаторов, выпускаемых фирмой Ohlins для автомобилей, мотоциклов и снегоходов, имеет всего четыре стандартных диаметра поршня — 28, 36, 44 и 46 мм. Причем на автомобилях, как правило, используют самый большой, неважно «формула» это или машина для ралли-рейдов.

Чтобы понять, как влияют параметры клапанов на характеристики амортизатора, давайте подробнее рассмотрим принципы их работы. В целом все клапаны можно разделить на два типа — дроссели и клапаны, нагруженные пружинами (рис. 5). Первые представляют собой каналы определенной формы и сечения, протекание масла через которые ограничивается только их гидравлическим сопротивлением. Чтобы при сжатии и отбое жидкость проходила по разным каналам, их перекрывают перепускными клапанами, пропускающими жидкость только в одном направлении, но не оказывающими при этом существенного собственного сопротивления.

Подпружиненный клапан имеет заведомо большее сечение канала, и основное сопротивление потоку создается за счет усилия пружин, перекрывающих канал. В современных амортизаторах их роль выполняет пакет пружинных шайб, надетых на шток вместе с поршнем. Задавая диаметр, толщину и число шайб в пакете, можно варьировать характеристику работы клапана.

Характеристики амортизатора, в целом, определяются как зависимость усилий сжатия и отбоя от перемещения поршня и его скорости. И если зависимость усилия от хода может быть постоянной, то вторая зависимость куда более сложная и важная: именно она формирует характер демпфирования и, в конечном итоге, влияет на управляемость автомобиля. Скоростная характеристика амортизатора определяется параметрами его клапанов, имеющих принципиально отличающиеся характеры. У дросселя ярко выраженная прогрессивная характеристика сопротивления — с увеличением скорости движения поршня усилие на нем растет все сильнее. Клапан, нагруженный пружинами, наоборот, при росте скорости увеличивает сопротивление потоку все медленнее, т.е. имеет так называемую дегрессивную характеристику (рис. 6).

Какой же характер нужен автомобильному амортизатору? Это зависит от режима его работы. Рабочий диапазон амортизатора условно можно разделить на две части — с высокой и низкой скоростью движения поршня. Быстрое сжатие и растяжение амортизатора происходит при демпфировании дорожных ям и неровностей. Медленно поршень движется при амортизации колебаний кузова, возникающих вследствие разгона, торможения или крена автомобиля в повороте. Для лучшего гашения высокоскоростных колебаний предпочтительней дегрессивный характер амортизатора, поскольку при том же максимально развиваемом усилии эффективное демпфирование (т.е. общий объем поглощаемой энергии) у такого амортизатора выше. Если же сделать характеристику прогрессивной, то при быстром проезде неровностей амортизатор будет «вставать колом», вызывая удары в подвеске и, в конечном счете, разрушая кузов.

Преимуществом прогрессивной характеристики является то, что при малых скоростях работы амортизатора его усилие невелико, что обеспечивает более мягкое качение и лучший контакт колеса с дорогой, например, при проезде плавной волны. Реальные амортизаторы, как правило, делают такими, чтобы они имели прогрессивную характеристику на малых скоростях работы и дегрессивную — на больших (рис. 7). Достигается это сочетанием дросселей и подпружиненных клапанов — первые начинают работать уже «с нуля», а вторые открываются при достижении в рабочей полости амортизатора определенного давления. Соответственно, для регулируемых амортизаторов обычно указывается, какую из областей — низко- или высокоскоростную — затрагивает регулировка. Для настройки характеристик дросселя изменяют сечение его канала, а нагруженный клапан обычно регулируется за счет изменения преднатяга пружин.

Разобравшись с принципиальными отличиями в характеристиках клапанов, можно понять разницу между амортизаторами для кольцевых гонок и для грунтового ралли. В первом случае, основная работа амортизатора заключается в демпфировании низкоскоростных колебаний, вызываемых маневрами автомобиля. Важно, как амортизаторы противостоят кренам в поворотах, клевкам машины при разгоне и торможении. Поэтому, у «кольцевых» амортизаторов основное внимание уделяется настройке дросселей отбоя и сжатия. В ралли, наоборот, важен ход амортизатора и хорошее демпфирование резких ударов на неровностях. В результате, раллийные стойки имеют ярко выраженную дегрессивную характеристику, регулируемую в высокоскоростной зоне.

У асфальтовых и грунтовых амортизаторов есть и еще одно существенное отличие в регулировках. Важный параметр демпфирования — соотношение коэффициентов усилий сжатия и отбоя. В идеальном случае оно должно равняться единице — это сводит к минимуму изменение нагрузки на колесо при работе подвески и, соответственно, улучшает его контакт с дорогой. В реальности усилие сжатия обычно меньше, чем отбоя, но если в кольцевых гонках соотношение между ними близко к единице, то в ралли отбой может быть жестче сжатия раз в пять-шесть! На разбитых дорогах используют очень жесткие, но длинноходные пружины, при растяжении которых высвобождается много энергии и ее необходимо эффективно поглощать при ходе отбоя амортизатора. А слишком высокое усилие амортизатора на сжатие в сочетании с такими пружинами приведет к тому, что машина будет подпрыгивать на неровностях, теряя контакт с дорогой.

Конечно, мы затронули только верхушку айсберга под названием «Настройка амортизатора». У каждого гоночного инженера есть в этом деле свои хитрости и секреты, которыми он не спешит ни с кем делиться. Ведь перед ним стоит нелегкая задача — подобрать под трассу, погодные условия, манеру вождения пилота оптимальные настройки амортизаторов, при том, что те имеют несколько регулируемых параметров со множеством положений. В частности, на самых сложных формульных амортизаторах Ohlins регулировка усилия сжатия и отбоя имеет 55 положений! Добавьте сюда еще влияние выбранного дорожного просвета, стабилизаторов поперечной устойчивости, углов подвески, взаимное влияние настроек передней и задней оси и станет ясно, что правильная настройка подвески — один из труднейших и самых важных шагов к наградному подиуму.

Литература:

1. Haeser, «Handbuch der Gesch. d. Medicin».
2. Patil H., Tiwari R. V., Repka M. A. Recent advancements in mucoadhesive floating drug delivery systems: A mini-review. Journal of Drug Delivery Science and Technology. 2016; 31: 65–71.DOI: 10.1016/j.jddst.2015.12.002.
3. Daremberg, «Histoire des sciences médicales» (П., 1966).
4. https://zen.yandex.ru/media/avtotachki/chto-takoe-amortizator-i-kak-rabotaet-5ea55bcd65645846ad9dd946.
5. https://off-road-way.ru/topic/361-vse-ob-amortizatorah/.
6. З.С. Смирнова, Л.М. Борисова, М.П. Киселева и др. Противоопухолевая активность соединения ЛХС-1208 (N-гликозилированные производные индоло[2,3-а]карбазола) // Российский биотерапевтический журнал 2010. № 1. С. 80.